Представление символьной информации и десятичных чисел в ЭВМ презентация

Любая информация (чисел, команды, алфавитно-цифровые записи и.) представляется в ЭВМ в виде двоичных кодов (двоичных слов) фиксированной или переменной длины. Отдельные элементы двоичного кода, имеющие значение 0 или 1, называют разрядами или битами. В ЭВМ слова часто разбивают на части, называемые слогами или байтами. В современных ЭВМ широко используется байт, содержащий 8 бит (разрядов).
Двоичный разряд представляется в ЭВМ некоторым техническим устройством, например триггером, двух различных состояниям которого приписывают значения 0 и 1. Набор соответствующего количества таких устройств служит для представления много разрядного двоичного числа (слова)
В ЭВМ применяют две формы представления чисел; с фиксированной точкой и с плавающей точкой. Эти формы называют также соответственно естественной и полулогарифмической.
При представлении чисел с фиксированной точкой положение точки фиксируется в определенном месте относительно разрядов числа. Обычно подразумевается, что точка находится или перед старшим цифровым разрядом, или после младшего. В первом случае могут быть представлены только числа, которые по модулю меньше 1, во втором –только целые числа.
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЧИСЕЛ В ЭВМ

Машинным изображением числа называют его представление в разрядной сетке ЭВМ. В вычислительных машинах применяются две формы представления чисел:
Естественная форма или форма с фиксированной запятой (точкой);
Нормальная форма или форма с плавающей запятой (точкой);
Всякое десятичное число, прежде чем оно попадает в память компьютера, преобразуется по схеме:
X10 → X2 = M1 × [102]r
После этого осуществляется ещё одна важная процедура:
мантисса с её знаком заменяется кодом мантиссы с её знаком;
порядок числа с его знаком заменяется кодом порядка с его знаком.
В форме с фиксированной запятой в разрядной сетке выделяется строго определенное число разрядов для целой и для дробной частей числа. Левый (старший) разряд хранит признак знака (0 – "+", 1 – "-") и для записи числа не используется
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДЕСЯТИЧНЫХ ЧИСЕЛ В ЭВМ

Алгоритм представления числа с плавающей запятой:
перевести число из p-ичной системы счисления в двоичную;
представить двоичное число в нормализованной экспоненциальной форме;
рассчитать смещённый порядок числа;
разместить знак, порядок и мантиссу в соответствующие разряды сетки.
При представлении информации в виде десятичных многоразрядных чисел каждая десятичная цифра заменяется двоично-десятичным кодом. Для ускорения обмена информацией, экономии памяти и удобства операций над десятичными числами предусматриваются специальные форматы их представления: зонный (распакованный) и упакованный. Зонный формат используется в операциях ввода-операций. Для этого в ЭВМ имеются специальные команды упаковки и распаковки десятичных чисел.
Прямой код
Представление числа в привычной форме "знак"-"величина", при которой старший разряд ячейки отводится под знак, а остальные - под запись числа в двоичной системе, называется прямым кодомдвоичного числа. Например, прямой код двоичных чисел 1001 и -1001 для 8-разрядной ячейки равен 00001001 и 10001001 соответственно.
Положительные числа в ЭВМ всегда представляются с помощью прямого кода. Прямой код числа полностью совпадает с записью самого числа в ячейке машины. Вообще, положительные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах изображаются одинаково — двоичными кодами с цифрой 0 в знаковом разряде.
Например:
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДЕСЯТИЧНЫХ ЧИСЕЛ В ЭВМ

Современные ЭВМ обрабатывают не только числовую, но и текстовую, другими словами алфавитно-цифровую информацию, содержащую цифры, буквы, знаки препинания, математические и другие символы. Именно такой характер имеют экономическая, планово-производственная, учетная информация, а также тексты программ на алгоритмических языках и другая информация. Характер этой информации такой, что ее представления требуются слова переменной длины.
Возможность ввода, обработки и вывода алфавитно-цифровой информации важна и для решения чисто математических задач, так как позволяет оформить результаты вычислений в удобной форме в виде таблиц с нужными заголовками и пояснениями.
Совокупность всех символов, используемых в вычислительной системе, представляет собой ее алфавит. Символу соответствует машинная единица информации слог. Так называют группу двоичных разрядов, служащую для представления символа в машине (двоичный код символа). Применяются различные варианты кодирования символов, использующие коды разной длины.
При выборе способа кодирования необходимо учитывать объем алфавита символов и требования, связанные с облегчением автоматической обработки данных.
Деловая информация в среднем содержит почти вдвое больше цифр, чем букв. Поэтому наряду с общей системой кодирования алфавитно-цифровых символов (десятичные цифры, буквы и другие знаки) в машинах сохраняют также отдельную систему кодирования для данных, состоящих только из десятичных цифр.
Необходимо, чтобы память машины эффективно использовала при размещении в ней как алфавитно-цифровой, так и десятичной информации.
Наибольшее распространение получило представление алфавитно-цифровой информации с помощью 8-разрядных слогов (рис.1.3), называемых байтами. С помощью байта можно кодировать 256 различных символов.
Для представления алфавитно-цифровых символов в памяти машины и на носителях информации в ЭВМ и в некоторых других ЭВМ используется двоичный код для обработки информации (ДКОИ), а в микропроцессорах К1810, персональных компьютерах и в микроЭВМ –расширенный за счет букв русского алфавита код ASCII.
КОДИРОВАНИЕ ДЕСЯТИЧНЫХ ЧИСЕЛ И АЛФАВИТНО-ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ.

В отличие от обычной словесной формы, принятой в письменном виде, символьная информация хранится и обрабатывается в памяти ЭВМ в форме цифрового кода. Например, можно обозначить каждую букву числами, соответствующими ее порядковому номеру в алфавите: А - 01, Б - 02, В - 03, Г - 04, ... , Э - 30, Ю - 31, Я - 32. Точно так же можно договориться обозначать точку числом 33, запя­тую - 34 и т.д. Так как в устройствах автоматической обработки ин­формации используются двоичные коды, то обозначения букв надо перевести в двоичную систему. Тогда буквы будут обозначаться следующим образом: А - 000001, Б - 000010, В - 000011, Г - 000100, ... , Э - 011110, Ю - 011111, Я - 100000. При таком кодировании любое слово можно представить в виде последовательности кодовых групп, составленных из 0 и 1. Например, слово ЭВМ выглядит так: 011110000011001110.
При преобразовании символов (знаков) в цифровой код между множествами символов и кодов должно иметь место взаимно­однозначное соответствие, т.е. разным символам должны быть наз­начены разные цифровые коды, и наоборот. Это условие является единственным необходимым требованием при построении схемы преобразования символов в числа. Однако существует ряд прак­тических соглашений, принимаемых при построении схемы преоб­разования исходя из соображений наглядности, эффективности, стандартизации. Например, какое бы число ни назначили коду для знака О (не следует путать с числом 0), знаку 1 удобно назначить число, на единицу большее, чем код О, и т.д. до знака 9. Аналогичная ситуация возникает и при кодировке букв алфавита: код для Б на единицу больше кода для А, а код для В на единицу больше кода для Б и т. д. Таким образом, из соображений наглядности и легкости запоминания целесообразно множества символов, упорядоченных по какому-либо признаку (например, лексико-графическому), коди­ровать также с помощью упорядоченной последовательности чисел.
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ